CN105784837A - 一种多股金属绳损伤检测方法及系统 - Google Patents

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何雅琴
张飞
刘贤锋
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
    • G01N27/85—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields using magnetographic methods

Abstract

本发明公开了一种多股金属绳损伤检测方法及系统，检测方法为：在金属绳同一截面外沿周向均布多个霍尔元件，形成霍尔元件阵列，将磁化饱和后的金属绳匀速通过霍尔元件阵列，各霍尔元件采集到的磁场信号经运算放大器放大为放大信号，各放大信号通过硬件加法器处理为求和信号，求和信号经中央处理单元以一定的采样率采样为采样信号，若中央处理单元判断某段采样信号具有较大波动，则说明此段的金属绳有损伤。检测系统包括：励磁装置、霍尔元件阵列、运算放大器、硬件加法器、中央处理单元和显示器。本发明减少了数据采集次数，简化了通过程序处理数据的过程，且能准确自动判断多股金属绳的损伤。

Description

一种多股金属绳损伤检测方法及系统
技术领域
本发明涉及自动检测技术领域，尤其是一种多股金属绳损伤检测方法及系统。
背景技术
多股金属绳(如：钢缆)在人们的生产生活中应用广泛(如：电梯、煤矿开采等)。多股金属绳一旦损伤(锈蚀、疲劳、磨损、扭结等)，将会直接导致生命财产的损失。目前，很多企业单位对使用的多股金属绳损伤检测主要采用人工目测或达到一定的使用年限就进行更换，很难进行定量分析，个人经验因素影响较大。而且多股金属绳内部断丝很难通过人眼观察到，一旦出现这种情况，安全生产就得不到保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：实现多股金属绳损伤的自动准确检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多股金属绳损伤检测方法，其特征在于，在金属绳同一截面外沿周向均布多个霍尔元件，形成霍尔元件阵列，将磁化饱和后的金属绳匀速通过霍尔元件阵列，各霍尔元件采集到的磁场信号经运算放大器放大为放大信号，各放大信号通过硬件加法器处理为求和信号，求和信号经中央处理单元以一定的采样率采样为采样信号，若中央处理单元判断某段采样信号具有较大波动，则说明此段的金属绳有损伤。
进一步地，所述采样信号以波形的形式显示出来，若观察到某段波的幅值明显较大，则判断金属绳有损伤。
进一步地，通过将采样信号经模数转化电路转化为数字信号后与匹配模板相比较的形式判断金属绳是否有损伤，具体步骤为：
设定匹配模板；将完好无损的经过磁化饱和后的金属绳匀速通过霍尔元件阵列，设定采样率、金属绳的走绳速度和采样周期，分别将每个采样周期采集的各采样信号通过模数转化电路转化为数字信号后求均方差S1 2、S2 2……Sn 2，取其中的最大值作为阈值U；
判断金属绳是否有损伤；将经过磁化饱和后的待测金属绳以与匹配模板相同的走绳速度通过霍尔元件阵列，并设定与匹配模板相同的采样率和采样周期，将每个采样周期的采样信号经模数转化电路转化为数字信号后求均方差S2，若S2＞U，则判断此段金属绳有损伤。
一种多股金属绳损伤检测系统，其特征在于，包括：
用来将金属绳磁化饱和的励磁装置；
用来采集金属绳磁场信号的霍尔元件阵列，所述霍尔元件阵列为多个霍尔元件周向均布在金属绳同一截面的外沿；
将各所述的霍尔元件采集的磁场信号放大为放大信号的运算放大器；
对各放大信号进行求和处理成求和信号的硬件加法器；
对求和信号进行采样为采样信号的中央处理单元；
以及将采样信号输出显示的显示器。
进一步地，所述霍尔元件阵列的各霍尔元件圆周阵列设置在电路板上，所述霍尔元件阵列的中心处的电路板上具有使多股金属绳穿过的走绳孔。
进一步地，所述中央处理单元还包括将所述采样信号转化为数字信号的模数转化电路。
更进一步地，霍尔元件的个数≥π*金属绳的直径/单个霍尔元件的周向覆盖范围。
本发明的有益效果：
1、本发明的通过中央处理单元对求和信号采样，减少了数据采集次数，简化了通过程序处理数据的过程，能够通过波形的变化判断准确判断金属绳是否有损伤。
2、在本发明的一种优选实施方式中，通过观测输出的波形出现较大的幅值时，判断此段金属绳有损伤，判断方法非常直观、简单。
3、在本发明的另一种优选实施方式中，通过判断将每个采样周期采样信号的均方差S2与通过匹配模板求得的阈值U相比较判断金属绳是否有损伤，通过将信号数字化使判断更准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例多股金属绳损伤检测系统；
图2是本发明实施例霍尔元件阵列示意图；
图3是本发明实施例自动分析模式出现“奇异”波形图。
图中1、电路板，2、霍尔元件，3、走绳孔。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的多股金属绳损伤检测系统，包括：
用来将金属绳磁化饱和的励磁装置；
用来采集金属绳磁场信号的霍尔元件阵列，所述霍尔元件阵列为多个霍尔元件2周向均布在金属绳同一截面的外沿；
将各所述的霍尔元件2采集的磁场信号放大为放大信号的运算放大器；
对各放大信号进行求和处理成求和信号的硬件加法器；
对求和信号进行采样为采样信号的中央处理单元；
以及将采样信号输出显示的显示器。
参见图2，作为本发明的一种优选实施方式，霍尔元件阵列的各霍尔元件2圆周阵列设置在电路板1上，霍尔元件阵列的中心处的电路板1上具有使多股金属绳穿过的走绳孔3。
为了准确的检测出多股金属绳的损伤，应保证霍尔元件的个数≥π*金属绳的直径/单个霍尔元件的周向覆盖范围。
作为本发明的另一种优选实施方式，中央处理单元还包括将所述采样信号转化为数字信号的模数转化电路。
多股金属绳损伤检测方法为：在金属绳同一截面外沿周向均布多个霍尔元件2，形成霍尔元件阵列，将磁化饱和后的金属绳匀速通过霍尔元件阵列，各霍尔元件2采集到的磁场信号经运算放大器放大为放大信号，各放大信号通过硬件加法器处理为求和信号，求和信号经中央处理单元以一定的采样率采样为采样信号，若中央处理单元判断某段采样信号具有较大波动，则说明此段的金属绳有损伤。具体地，若多股金属绳在某段有损伤，则会造成漏磁，导致此段的磁场信号明显增加，信号有较大波动。
可通过自动波形分析模式和匹配模板模式两种方式判断多股金属绳是否有损伤。
自动波形分析模式
将待测磁化饱和的多股金属绳匀速通过走绳孔3，中央处理单元以一定的采样率采集放大信号为采样信号，采样信号直接由显示屏显示波形，同时中央处理单元判断是否有“奇异”信号，即某段幅值是否明显增大，一旦判断有“奇异”信号，如图3中F点，则说明刚通过霍尔元件阵列的多股金属绳有损伤。
匹配模板模式：
设定匹配模板；将完好无损的经过磁化饱和后的金属绳通过霍尔元件阵列，设定采样率、金属绳的走绳速度和采样周期，分别将每个采样周期采集的采样信号通过模数转化电路转化为数字信号后求均方差S1 2、S2 2……Sn 2，取其中的最大值作为阈值U；
判断金属绳是否有损伤；将经过磁化饱和后的待测金属绳以与匹配模板相同的走绳速度通过霍尔元件阵列，并设定与匹配模板相同的采样率和采样周期，将每个采样周期采集的采样信号经模数转化电路转化为数字信号后求均方差S2，若S2＞U，则判断此段金属绳有损伤。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种多股金属绳损伤检测方法，其特征在于，在金属绳同一截面外沿周向均布多个霍尔元件(2)，形成霍尔元件阵列，将磁化饱和后的金属绳匀速通过霍尔元件阵列，各霍尔元件(2)采集到的磁场信号经运算放大器放大为放大信号，各放大信号通过硬件加法器处理为求和信号，求和信号经中央处理单元以一定的采样率采样为采样信号，若中央处理单元判断某段采样信号具有较大波动，则说明此段的金属绳有损伤。
2.根据权利要求1所述的多股金属绳损伤检测方法，其特征在于，所述采样信号以波形的形式显示出来，若某段波的幅值明显较大，则判断金属绳有损伤。
3.根据权利要求1所述的多股金属绳损伤检测方法，其特征在于，通过将采样信号经模数转化电路转化为数字信号后与匹配模板相比较的形式判断金属绳是否有损伤，具体步骤为：
设定匹配模板；将完好无损的经过磁化饱和后的金属绳匀速通过霍尔元件阵列，设定采样率、金属绳的走绳速度和采样周期，分别将每个采样周期采集的采样信号通过模数转化电路转化为数字信号后求均方差S1 2、S2 2……Sn 2，取其中的最大值作为阈值U；
判断金属绳是否有损伤；将经过磁化饱和后的待测金属绳以与匹配模板相同的走绳速度通过霍尔元件阵列，并设定与匹配模板相同的采样率和采样周期，将每个采样周期采集的采样信号经模数转化电路转化为数字信号后求均方差S2，若S2＞U，则判断此段金属绳有损伤。
4.一种多股金属绳损伤检测系统，其特征在于，包括：
用来将金属绳磁化饱和的励磁装置；
用来采集金属绳磁场信号的霍尔元件阵列，所述霍尔元件阵列为多个霍尔元件(2)周向均布在金属绳同一截面的外沿；
将各所述的霍尔元件(2)采集的磁场信号放大为放大信号的运算放大器；
对各放大信号进行求和处理成求和信号的硬件加法器；
对求和信号进行采样为采样信号的中央处理单元；
以及将采样信号输出显示的显示器。
5.根据权利要求4所述的多股金属绳损伤检测系统，其特征在于，所述霍尔元件阵列的各霍尔元件(2)圆周阵列设置在电路板(1)上，所述霍尔元件阵列的中心处的电路板(1)上具有使多股金属绳穿过的走绳孔(3)。
6.根据权利要求4所述的多股金属绳损伤检测系统，其特征在于，所述中央处理单元还包括将所述采样信号转化为数字信号的模数转化电路。
7.根据权利要求1所述的多股金属绳损伤检测系统，其特征在于，霍尔元件的个数≥π*金属绳的直径/单个霍尔元件的周向覆盖范围。
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